本文關鍵詞：高熵固溶體合金的相組成和力學性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：高熵合金是由多種合金主元(n≥5)以等摩爾或近等摩爾比混合而成,由于高熵效應,合金凝固后易于形成固溶體相而不是金屬間化合物。本征上的特殊晶體結構使得合金的熱力學穩(wěn)定性高,在高溫強度、耐腐蝕、耐磨性和抗氧化性等方面具有較大的發(fā)展?jié)摿�。所以固溶體相是高熵合金在室溫下期望較高的微觀結構。那么,關于高熵合金的相組成和力學性能是需要研究的主要問題,所以本文主要進行以下幾個方面的研究：第一,根據(jù)合金主元的高溫晶體結構以及固溶體結構相似原理,將主元元素分為BCC相形成元素和FCC相形成元素�；跓崃W基本原理,固溶體形成過程是BCC相和FCC相的相穩(wěn)定性的競爭過程,具有較低自由能的相易于形成并且更穩(wěn)定。因此,提出了熱力學參數(shù)刁為BCC(α)相的混合自由能與BCC和FCC(α+β)的雙相混合自由能相的比值,即,η=△Gamix／△Ga+βmix。結果表明,當,η≤0.50時,合金易于形成FCC單相固溶體；當η≥0.64時,合金為BCC單相固溶體；當η介于兩個臨界值之間時,一般會形成BCC和FCC的雙相固溶體。并且采用熱力學參數(shù)77來判斷合金的相穩(wěn)定性適用于大部分高熵固溶體合金,對高熵合金的設計和力學性能的控制具有重要指導意義。第二,當合金中同時存在元素A1和Ni時,一般會形成B2結構,為了明確B2有序相的形成機理,采用元素Co替代Ni探究了B2結構的形成原因以及合金微觀組織和性能的變化。結果表明,高熵合金NiCrFeCuAlx(x=0.5,1.0,1.5,2.0)和CoCrFeCuAlx (x=0.5,1.0,1.5,2.0)凝固后均形成由BCC相或/與FCC相組成的簡單固溶體結構,BCC相位于枝干上,FCC相則分布在樹枝晶間。隨Al含量的增加,合金均由BCC和FCC的雙相固溶體結構轉變?yōu)锽CC單相固溶體結構,這也說明A1為BCC相形成元素。值得說明的是,兩種合金中均出現(xiàn)了B2超結構,主要是因為元素A1與Co之間的混合焓比較大與Al-Ni相近,在固溶體形成過程中形成了AlCo或AlNi超結構,形成了B2有序相和B1無序相構成的BCC相調(diào)幅結構,顯著提高了合金的強度。第三,基于Cr-Ni二元相,以Cr為BCC相基元,Ni為FCC相基元,設計了Cr0.56Ni0.44型高熵固溶體合金CoCrFeNiAl0.86,并與CoCrFeNiAl合金進行對比研究。結果表明,合金CoCrFeNiAl0.86形成了由BCC相和FCC相組成的等軸晶固溶體結構。但是相成分的分布卻不均勻,一些晶胞內(nèi)為BCC相和FCC相的共晶組織,一些則為B2有序相和B1無序相構成的BCC相調(diào)幅結構。FCC相的存在以及微觀結構的不均勻性使得合金的強度明顯低于CoCrFeNiAl合金。然而,由于相成分分布比較均勻,具有BCC相的CoCrFeNiAl合金的塑性并沒有出現(xiàn)明顯的降低。
【關鍵詞】：高熵合金 固溶體 自由能 共晶合金 超點陣結構
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG132.3
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 高熵合金的提出10
• 1.2 高熵合金的研究近況及發(fā)展10-14
• 1.3 高熵合金的特點14-19
• 1.3.1 高熵效應15-16
• 1.3.2 晶格畸變效應16-17
• 1.3.3 遲滯擴散效應17-18
• 1.3.4 “雞尾酒”效應18-19
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容19-21
• 1.4.1 高熵固溶體合金相組成判據(jù)的研究19-20
• 1.4.2 高熵合金NiCrFeCuAl_x和CoCrFeCuAl_x的研究20
• 1.4.3 高熵合金CoCrFeNiAl_(0.86)和CoCrFeNiAl的研究20-21
• 2 樣品的制備和實驗方法21-25
• 2.1 樣品的制備方法21-22
• 2.2 實驗樣品22-23
• 2.3 實驗分析方法23-25
• 2.3.1 XRD分析實驗23
• 2.3.2 OM分析實驗23-24
• 2.3.3 掃描電鏡(SEM)分析實驗24
• 2.3.4 透射電鏡(TEM)分析實驗24
• 2.3.5 力學性能分析實驗24-25
• 3 高熵固溶體合金相組成判據(jù)的研究25-34
• 3.1 引言25
• 3.2 理論分析與討論25-29
• 3.3 計算結果與討論29-33
• 3.4 本章小結33-34
• 4 高熵合金NiCrFeCuAl_x微觀結構和性能的研究34-48
• 4.1 XRD實驗與分析34-37
• 4.2 合金的微觀結構與分析37-43
• 4.2.1 金相(OM)實驗與分析37-38
• 4.2.2 SEM實驗與分析38-40
• 4.2.3 EDS實驗與分析40-41
• 4.2.4 EPMA實驗與分析41-42
• 4.2.5 EBSD實驗與分析42-43
• 4.3 合金的力學性能分析43-46
• 4.3.1 顯微硬度實驗與分析43-45
• 4.3.2 壓縮實驗與分析45-46
• 4.4 合金的相穩(wěn)定性分析46
• 4.5 本章小結46-48
• 5 高熵合金CoCrFeCuAl_x微觀結構和性能的研究48-58
• 5.1 XRD實驗與分析48-49
• 5.2 合金的微觀結構與分析49-54
• 5.2.1 OM實驗與分析49-50
• 5.2.2 SEM實驗與分析50-51
• 5.2.3 EDS實驗與分析51-52
• 5.2.4 EBSD實驗與分析52-53
• 5.2.5 TEM實驗與分析53-54
• 5.3 合金的力學性能分析54-56
• 5.3.1 顯微硬度實驗與分析54-55
• 5.3.2 壓縮實驗與分析55-56
• 5.4 合金的相穩(wěn)定性分析56
• 5.5 本章小結56-58
• 6 高熵合金CoCrFeNiAl_(0.86)和CoCrFeNiAl微觀結構和性能的研究58-67
• 6.1 合金設計的理論分析58-60
• 6.2 合金的微觀結構與分析60-64
• 6.2.1 XRD實驗與分析60-61
• 6.2.2 OM、SEM實驗與分析61-63
• 6.2.3 TEM實驗與分析63-64
• 6.3 合金的力學性能分析64-66
• 6.4 本章小結66-67
• 結論67-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況73-74
• 致謝74-75

【共引文獻】

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本文編號：255789